生物材料低温保存降温冷却室的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及医疗器械领域，特别是生物材料低温保存降温冷却室。针对现有设备液氮喷射不均匀，冷却室内腔不同位置温差大、温度分布不均衡，降温速率难以调整，造成细胞损伤、降低生物材料存活率等问题，本实用新型提供了生物材料低温保存降温冷却室，包括带矩形内腔的箱体，箱体壁上开有和矩形内腔连通的存放口和配套的密封箱盖，在冷却室内腔中设置带环绕分布液氮喷射孔的环形管和反射挡板，让液氮在冷却室内腔中喷射均匀，使冷却室内腔温度分布均衡，并能根据不同生物材料的特征降温速率调整降温速率，使不同生物材料按其特征降温速率降温至?80℃，使生物材料安全度过低温保存中最重要的低温过程。
【专利说明】
生物材料低温保存降温冷却室
技术领域
[0001]本实用新型涉及医疗器械领域，特别是生物材料低温保存降温冷却室。
【背景技术】
[0002]生物材料如骨髓、干细胞、皮肤、胚胎乃至器官的保存已经取得了较大的进展，影响组织和器官移植成功率的主要因素除了移植技术外，还需要生命力强的生物供体，提高生物材料低温保存的存活率对于手术移植具有重要意义。由于低温能抑制细胞内的新陈代谢，减少对组织和细胞的损伤，但低温会产生脱水现象，改变盐和其它代谢物的浓度参数等，所以在降温过程中会对生物细胞造成损伤，近代低温生物学的研究表明，低温损伤主要发生在(TC?-80°C这段温区是“危险温区”，当生物材料到达-80°C以下温度时，低温损伤就大为减少。无论何种生物材料的低温保存都需要经历三个过程，即降温过程、低温储存过程以及复温复苏过程，其中降温过程就是将生物材料以一定的降温速率从常温降至-80°C，每种生物材料都存在其合适的降温特征速率，如能满足这种降温特征速率，则生物细胞在降温过程中损伤最小;低温储存过程就是将已达到-80°C以下温度的生物材料，放置到更低的环境储存，从理论上说，低温储存的温度越低越好，但是一般在液氮温度下进行储存，已经能够满足低温储存的要求;复温过程就是将低温储存的生物材料加以复温复苏以使用，复温时需要防止再结晶的产生，再结晶的形成对生物细胞会产生严重损伤，所以复温速率需要加以严格控制。实践中通过对每个过程所发生的物理、化学变化以及可能对生物细胞造成损伤的各种因素加以控制，就能大大提高生物材料的存活率，在前述低温保存的三个过程中，降温过程对生物细胞的存活率影响最大，如何将生物材料按其特征降温速率安全地度过“危险温区”，是低温保存的关键。现有生物材料低温保存用降温冷却设备的内腔中液氮喷射不均匀，导致冷却室内腔不同位置的温差大，内腔温度分布不均衡，同时降温速率难以调整，这些因素都会造成细胞损伤，降低生物材料的存活率。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有生物材料低温保存降温冷却设备内腔温度分布不均匀及降温速率很难调节等技术缺陷，提供生物材料低温保存降温冷却室，所述冷却室内腔中液氮喷射均匀、冷却室内腔温度分布均衡，并可以根据不同生物材料的特征降温速率调整降温速率，使不同生物材料按其特征降温速率降温至-80°C，安全度过低温保存最重要的低温过程。
[0004]本实用新型采用如下的技术方案:生物材料低温保存降温冷却室，包括带矩形内腔的箱体，所述箱体壁上开有和矩形内腔连通的存放口，存放口设有配套的密封箱盖，所述矩形内腔中设液氮喷雾装置，其特征是所述液氮喷雾装置为接液氮供源的环形管，所述环形管设于矩形内腔短边一侧并连接计算机控制喷流压力，环形管上沿其长度方向开设环绕分布的液氮喷射孔，所述液氮喷射孔朝向远端的矩形内腔短边一侧喷出液氮，远端的矩形内腔短边一侧设有反射挡板。本实用新型通过设置环形管和其上环绕分布的液氮喷射孔，使得液氮能够呈环形在矩形内腔中均匀喷出，实现矩形内腔均衡的低温环境，并可以通过计算机控制输入液氮的喷流压力，进而控制液氮喷射孔喷出液氮速度，调节降温速率，满足不同生物材料的特征降温速率需要;反射挡板的作用是避免喷出的液氮在矩形内腔一侧局部集聚，喷出的液氮碰到反射挡板后缓冲分布于矩形内腔中部，液氮经过缓冲后扩散，使矩形内腔中的降温速率均匀一致。
[0005]作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型采用如下技术措施:所述反射挡板形成一个张口朝向环形管。反射挡板形成一个张口，对液氮的缓冲效果更好，有利于保持矩形内腔中均布一致的低温环境。
[0006]所述张口的夹角为120°。张口的夹角呈120°能够充分缓冲喷向反射挡板的液氮，使矩形内腔中保持均匀的低温环境，夹角过大起不到对液氮的缓冲效果，夹角过小会使液氮集聚在张口内无法扩散。
[0007]所述反射挡板上开有格栅孔。格栅孔的作用是让液氮能够穿过格栅孔进入到反射挡板后方的内腔空间，让液氮在冷却室内腔中充分扩散，避免该处成为死角，保持内腔一致的低温环境。进一步的，格栅孔可以做成百叶窗的格栅样式。
[0008]所述环形管和邻近侧的矩形内腔壁之间设有由电机驱动的离心风扇，所述离心风扇自液氮喷射孔后方向远端的矩形内腔壁吹风，且电机连接计算机控制转速。离心风扇通过电机驱动，自液氮喷射孔后方向远端的矩形内腔壁吹风，吹风的作用是将环形管喷出的液氮充分雾化，使矩形内腔冷却均匀；电机和计算机相连，可以通过改变转速调节离心风扇的吹风效果。
[0009]所述矩形内腔中设有和环形管正对且形状相配的电加热环，所述环形管位于电加热环和离心风扇之间，且电加热环连接计算机控制升温。当降温速率达到设定速率时，因为惯性环形管内还会继续喷出液氮，此时开启电加热环进行辅助加热，持续喷出的液氮碰到电加热环，缓冲平衡热量，使矩形内腔的降温速率保持在设定的特征降温速率，不会因为环形管继续喷出液氮而持续增大。
[0010]所述矩形内腔中设有多个电阻温度计，所述电阻温度计沿矩形内腔长边方向分布并和计算机相连。电阻温度计为多个并都和计算机相连，作用是通过测量矩形内腔中多个位置的低温，用计算机计算矩形内腔的平均温度，以控制液氮的喷流压力在合适范围，进而调节矩形内腔的降温速率。
[0011]所述环形管和邻近侧的矩形内腔壁之间保持15cm?20cm的平行间距。环形管和邻近侧的矩形内腔壁之间保持合适的平行间距，留出安装空间，并可以为后续安装其他部件留出合适空间，如离心风扇等。
[0012]所述液氮喷射孔的孔径为1mm。喷射孔的孔径过大或过小都会导致液氮喷出速度不合适，让液氮分布不够均匀，使矩形内腔降温速率不好控制，采用Imm孔径喷射液氮，液氮能够在矩形内腔中分布更均匀，利于调节控制矩形内腔的降温速率。
[0013]所述箱体壁为三层结构，包括外壁和内壁的不锈钢板以及填充于两者之间的绝热层。箱体的内壁和外壁都采用304医用不锈钢板，方便清洗保持洁净；中间的绝热层可以采用聚苯乙烯材料或其它具有良好绝热性能的发泡材料制成，作用是绝热，以保持箱体内腔的低温环境。
[0014]本实用新型通过设置环形管和其上环绕分布的液氮喷射孔，使液氮能够呈环形在矩形内腔中均匀喷出，实现矩形内腔均匀的低温环境，并可以通过计算机控制输入液氮的喷流压力，进而控制液氮喷射孔喷出液氮速度，调节降温速率，满足不同生物材料的特征降温速率需要;反射挡板的作用是避免喷出的液氮在矩形内腔一侧局部集聚，喷出的液氮碰到反射挡板后缓冲分布于矩形内腔中部，液氮经过缓冲后扩散，使矩形内腔中的降温速率均匀一致。
【附图说明】
[0015]图1:本实用新型外观示意图。
[0016]图2:本实用新型剖视图。
[0017]图3:本实用新型环形管示意图。
[0018]图4:本实用新型反射挡板示意图。
[0019]图中:1.箱体、2.矩形内腔、3.箱盖、4.环形管、5.液氮喷射孔、6.反射挡板、7.张口、8.格栅孔、9.离心风扇、10.电加热环、11.电阻温度计、12.不锈钢板、13.绝热层、14.生物材料。
【具体实施方式】
[0020]下面结合【附图说明】和【具体实施方式】对本实用新型做进一步的说明。
[0021]如图1?4所示，生物材料低温保存降温冷却室，包括带矩形内腔2的箱体1，所述箱体I壁为三层结构，外壁和内壁均为不锈钢板12，两者之间填充聚苯乙烯材料或其它具有良好绝热性能的发泡材料制成的绝热层13;所述箱体I壁上开有和矩形内腔2连通的存放口，存放口设有配套的密封箱盖3，所述矩形内腔2中设液氮喷雾装置，所述液氮喷雾装置为接液氮供源的环形管4，所述环形管4设于矩形内腔2短边一侧并连接计算机控制喷流压力，环形管4和邻近侧的矩形内腔2壁之间的平行间距L为18cm，环形管4上沿其长度方向开设环绕分布的液氮喷射孔5，液氮喷射孔5的孔径为1mm，所述液氮喷射孔5朝向远端的矩形内腔2短边一侧喷出液氮，远端的矩形内腔2短边一侧设有反射挡板6，所述反射挡板6形成一个张口7朝向环形管4，张口 7的夹角为120°，所述反射挡板6上开有格栅孔8;所述环形管4和邻近侧的矩形内腔2壁之间设有由电机驱动的离心风扇9，所述离心风扇9自液氮喷射孔5后方向远端的矩形内腔2壁吹风，且电机连接计算机控制转速;所述矩形内腔2中设有和环形管4正对且形状相配的电加热环10，所述环形管4位于电加热环10和离心风扇9之间，且电加热环10连接计算机控制升温，矩形内腔2中设有五个电阻温度计11，五个电阻温度计11沿矩形内腔2长边方向分布并和计算机相连。
[0022]使用时，预先向环形管输入液氮，冷却室内腔喷液氮降低温度，然后打开箱盖，将生物材料14放入矩形内腔中，盖上箱盖密封，继续喷液氮，液氮从环绕的液氮喷射孔均匀喷出，实现矩形内腔均匀的低温环境，可以通过计算机控制输入液氮的喷流压力，进而控制液氮喷射孔喷出液氮速度，调节降温速率，满足不同生物材料的特征降温速率需要；同时离心风扇转动，自液氮喷射孔后方向远端的矩形内腔壁吹风，将喷出的液氮充分雾化，使矩形内腔冷却均匀;喷出的液氮碰到反射挡板后缓冲分布于矩形内腔中部，液氮经过缓冲后扩散，使矩形内腔中的降温速率均匀一致。随着矩形内腔的温度降低，当降温速率达到设定速率时，开启电加热环进行辅助加热，持续喷出的液氮碰到电加热环，缓冲平衡热量，使矩形内腔的降温速率保持在设定的特征降温速率，不会因为环形管继续喷出液氮而持续增大。
【主权项】
1.生物材料低温保存降温冷却室，包括带矩形内腔(2)的箱体(I)，所述箱体(I)壁上开有和矩形内腔(2)连通的存放口，存放口设有配套的密封箱盖(3)，所述矩形内腔(2)中设液氮喷雾装置，其特征是所述液氮喷雾装置为接液氮供源的环形管(4)，所述环形管(4)设于矩形内腔(2)短边一侧并连接计算机控制喷流压力，环形管(4)上沿其长度方向开设环绕分布的液氮喷射孔(5)，所述液氮喷射孔(5)朝向远端的矩形内腔(2)短边一侧喷出液氮，远端的矩形内腔(2)短边一侧设有反射挡板(6)。2.根据权利要求1所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述反射挡板(6)形成一个张口(7)朝向环形管(4)。3.根据权利要求2所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述张口(7)的夹角为120。ο4.根据权利要求2所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述反射挡板(6)上开有格栅孔(8)。5.根据权利要求1所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述环形管(4)和邻近侧的矩形内腔(2)壁之间设有由电机驱动的离心风扇(9)，所述离心风扇(9)自液氮喷射孔(5)后方向远端的矩形内腔(2)壁吹风，且电机连接计算机控制转速。6.根据权利要求5所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述矩形内腔(2)中设有和环形管(4)正对且形状相配的电加热环(10)，所述环形管(4)位于电加热环(10)和离心风扇(9)之间，且电加热环(10)连接计算机控制升温。7.根据权利要求1所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述矩形内腔(2)中设有多个电阻温度计(U)，所述电阻温度计(11)沿矩形内腔(2)长边方向分布并和计算机相连。8.根据权利要求1至7之一所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述环形管(4)和邻近侧的矩形内腔(2)壁之间保持15cm?20cm的平行间距。9.根据权利要求1至7之一所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述液氮喷射孔(5)的孔径为1mm。10.根据权利要求1至7之一所述的生物材料低温保存降温冷却室，其特征是所述箱体(I)壁为三层结构，包括外壁和内壁的不锈钢板(12)以及填充于两者之间的绝热层(13)。
【文档编号】A01N1/02GK205658253SQ201620512786
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】王岳洛, 章忠敏
【申请人】浙江舒怀特医疗科技有限公司